Ressonância magnética nuclear na elucidação do metabolismo de Candida albicans

A Organização Mundial da Saúde classificou Candida albicans como fungo de prioridade crítica em 2022, devido à sua alta prevalência hospitalar, resistência a antifúngicos e elevada taxa de mortalidade em imunocomprometidos. Para compreender melhor a biologia e metabolismo deste fungo, o nosso grupo investigou o exometaboloma de C. albicans utilizando espectroscopia por ressonância magnética nuclear (RMN). Foi escolhida esta técnica por vantagens como a sua alta reprodutibilidade, capacidade de análise não destrutiva em baixos volumes amostrais e precisão na identificação e quantificação molecular.

O objetivo foi mapear o metabolismo de vias envolvidas na assimilação de carbono, visando identificar potenciais marcadores para detecção do crescimento fúngico, já que mudanças na fonte de carbono afetam a estrutura e virulência da C. albicans. O grupo analisou espectros de RMN do exometaboloma da C. albicans em condições planctônicas e de biofilme com crescimento em meio YNB sem aminoácidos, suplementado com 2% de glicose como fonte de carbono. As células planctônicas foram crescidas em tubos de 15 mL, avaliando-se o exometaboloma em , 12, 24 e 48 horas. O cultivo de biofilme foi feito em uma placa de 24 poços, fazendo a retirada de amostras em condições planctônicas, 12, 24, 36, 48 e 72 horas. A aquisição dos espectros foi feita em um espectrômetro Bruker Avance 500 MHz a 25°C, adquirindo espectros 1D 1H NOESY (noesygpps1d), 2D 1H 13C -HSQC (hsqcetgpsi) e 2D 1H 13C -TOCSY (mlevesgpph). Após a aquisição de espectros, foi feita a identificação e quantificação de compostos por softwares como Chenomx, Amix, NMRformer e Topspin e a plataforma online Colmar. Com base nos metabolitos identificados, foram avaliadas possíveis vias metabólicas utilizando a KEGG Library.

Observou-se a produção de etanol e consumo de glicose em ambas as condições avaliadas, indicando um processo fermentativo. Na condição de biofilme detectamos a produção de glicerol e o seu consumo, indicando o seu uso como substrato na escassez de outras fontes de carbono. Também foi identificado o  consumo de etanol na condição de biofilme. Houve um consumo maior de glicose por parte do biofilme do que na condição de células planctônicas. Foram também assinalados possíveis intermediários das vias do metabolismo de propanoato e butanoato. Futuros experimentos permitirão detalhar as vias metabólicas encontradas no crescimento e relacioná-las com características de virulência do fungo.  As informações obtidas nestes experimentos nos dão uma compreensão melhor das vias metabólicas, podendo facilitar a identificação de potenciais marcadores metabólicos para a identificação do fungo.

Referências:

[1] Bingol, K., Li, D.-W., Zhang, B., & Brüschweiler, R. (2016). Comprehensive metabolite identification strategy using multiple two-dimensional nmr spectra of a complex mixture implemented in the colmarm web server. Analytical Chemistry, 88(24), 12411–12418. 

[2] ENE, Iuliana V. et al. Host carbon sources modulate cell wall architecture, drug resistance and virulence in a fungal pathogen. Cellular Microbiology, [s. l.], v. 14, n. 9, p. 1319–1335, set. 2012. ISSN 1462-5814, 1462-5822. DOI 10.1111/j.1462-5822.2012.01813.x.

[3]  LOK, Bronwyn; ADAM, Mowaffaq Adam Ahmad; KAMAL, Laina Zarisa Mohd; CHUKWUDI, Nwakpa Anthony; SANDAI, Rosline; e SANDAI, Doblin. The assimilation of different carbon sources in Candida albicans : Fitness and pathogenicity. Medical Mycology, [s. l.], v. 59, n. 2, p. 115–125, 4 fev. 2021. ISSN 1369-3786, 1460-2709. DOI 10.1093/mmy/myaa080.

Agradecimentos

• Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
• Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) 
• Centro Nacional de Ressonância Magnética Nuclear (CNRMN) - UFRJ